KR100773721B1 - Plasma processing apparatus of insulator structure - Google Patents

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Abstract

본 발명은 플라즈마 처리장치의 절연체 구조에 관한 것으로, 플라즈마 처리장치내 전극과, 상기 전극의 둘레 및 가장자리를 플라즈마 및 공정가스로부터 보호하는 플라즈마 처리장치의 절연체 구조에 있어서, 상기 전극의 가장자리에 형성되는 단턱과, 상기 단턱에 적층되는 절연부재와, 상기 절연부재의 상부 및 양측부를 밀봉시키는 차폐부재를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. The present invention relates to an insulator structure of a plasma processing apparatus, comprising an electrode in a plasma processing apparatus and an insulator structure of a plasma processing apparatus for protecting the periphery and the edge of the electrode from plasma and a process gas. It characterized in that it comprises a step, an insulating member laminated on the step and a shielding member for sealing the upper and both sides of the insulating member.

본 발명에 따르면 처리장치 내부에 구비된 전극을 감싸는 절연체 구조를 개선하여 공정 진행시 플라즈마로부터 차폐부재의 파티클과 열화, 소성 변형을 방지해 주면서 전극 주변 상부의 전기장과 플라즈마 밀도를 감소시켜서 공정상의 균일하고, 엣지 부위 취약점을 개선할 수 있는 효과가 있다. According to the present invention by improving the insulator structure surrounding the electrode provided in the processing apparatus to prevent particles and deterioration, plastic deformation of the shielding member from the plasma during the process, while reducing the electric field and the plasma density of the upper portion of the electrode around the process uniformity In addition, there is an effect that can improve the edge vulnerability.

하부 전극, 절연부재, 차폐부재, Lower electrode, insulation member, shield member,

Description

플라즈마 처리장치의 절연체 구조{Plasma processing apparatus of insulator structure}Plasma processing apparatus of insulator structure

도 1은 종래의 플라즈마 처리장치를 도시한 단면도.1 is a cross-sectional view showing a conventional plasma processing apparatus.

도 2는 도 1의 절연체 구조의 일측을 도시한 부분 확대도.FIG. 2 is a partially enlarged view showing one side of the insulator structure in FIG. 1. FIG.

도 3은 본 발명에 따른 일실시예의 플라즈마 처리장치를 도시한 단면도.Figure 3 is a cross-sectional view showing a plasma processing apparatus of one embodiment according to the present invention.

도 4는 도 3의 절연체 구조의 일측을 도시한 부분 확대도.4 is a partially enlarged view illustrating one side of the insulator structure in FIG. 3.

도 5는 본 발명의 다른 실시예를 도시한 부분 확대도.5 is a partially enlarged view showing another embodiment of the present invention.

※도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명※ Explanation of code for main part of drawing

10 : 플라즈마 처리장치 20 : 상부 전극10: plasma processing apparatus 20: upper electrode

30 : 하부 전극 40 : 보호부재30: lower electrode 40: protective member

52, 54 : 절연부재 62, 64 : 차폐부재52, 54: insulation member 62, 64: shielding member

70 : 보조 절연부재 80 : 볼트70: auxiliary insulating member 80: bolt

본 발명은 플라즈마 처리장치의 절연체 구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 처리장치 내부에 구비된 전극을 감싸는 절연체 구조를 개선하여 공정 진행시 플 라즈마로부터 차폐부재의 파티클과 열화, 소성 변형을 방지해 주면서 전극 주변 상부의 전기장과 플라즈마 밀도를 감소시켜서 공정상의 균일하고, 엣지 부위 취약점을 개선할 수 있는 플라즈마 처리장치의 절연체 구조에 관한 것이다. The present invention relates to an insulator structure of a plasma processing apparatus, and more particularly, to improve an insulator structure surrounding an electrode provided in a processing apparatus to prevent particles, deterioration, and plastic deformation of a shielding member from plasma during a process. The present invention relates to an insulator structure of a plasma processing apparatus that can reduce the electric field and the plasma density of the upper part of the electrode while improving the process uniformity and weakness of the edge part.

일반적으로, 전극은 처리장치의 내부 상, 하면에 각각 설치되며, 플라즈마 공정처리의 수행 대상물인 기판이 적재되는 하부 전극의 양측에 절연체가 설치된다. 상기 전극은 통상적으로 알루미늄이 사용되고, 반도체를 공정 처리하는데 비교적 저렴한 재료로 가장 폭넓게 사용되며 상, 하부 전극간에 가해지는 고전압에 따라 전극으로 유입된 가스의 방전으로 형성되는 플라즈마의 화학적인 반응과 고전압으로부터 각각의 전극을 보호한다.In general, electrodes are provided on the inside and the bottom of the processing apparatus, respectively, and insulators are provided on both sides of a lower electrode on which a substrate, which is a target of plasma processing, is loaded. The electrode is typically aluminum, and is a relatively inexpensive material for processing semiconductors, and is widely used because of the chemical reaction and high voltage of plasma formed by the discharge of gas introduced into the electrode according to the high voltage applied between the upper and lower electrodes. Protect each electrode.

또한, 플라즈마 공정은 알루미늄에 대해 부식을 초래할 수 있으므로 알루미늄재질인 전극의 표면을 보호하기 위한 산화 알루미늄(Al₂O₃)피막과 같은 비교적 불활성의 세라믹 재료가 사용된다.In addition, since the plasma process may cause corrosion to aluminum, a relatively inert ceramic material such as an aluminum oxide (Al 2 O 3) coating is used to protect the surface of the electrode made of aluminum.

종래의 플라즈마 처리장치(100)는 도 1에 도시한 바와 같이 그 내부 상부 영역에 상부 전극(200)이 마련되고, 상기 상부 전극(200)과 대향된 하부 영역에 내부로 반입 또는 반출되는 기판(1)이 적재되는 적재대(미도시)가 마련된 하부 전극(300)이 마련되되, 상기 하부 전극(300)은 보호부재(400)에 적층된다.In the conventional plasma processing apparatus 100, as illustrated in FIG. 1, an upper electrode 200 is provided in an inner upper region thereof, and a substrate is loaded into or removed from the lower region opposite to the upper electrode 200. A lower electrode 300 provided with a mounting table (not shown) on which 1) is mounted is provided, and the lower electrode 300 is stacked on the protection member 400.

종래의 절연체 구조는 도 2에 도시된 바와 같이 하부 전극(300)과 보호부재(400)의 측면 둘레는 차폐부재(500)로 감싸되, 상기 차폐부재(500)의 내측은 절연부재(520)로, 외측은 세라믹(540)으로 이루어져서 고정되고, 상기 하부 전극(300)의 상부 가장자리에는 세라믹(540)이 삽입되어 고정된다. 즉, 전극 이외에 노출된 부분이 플라즈마에 의해 아킹(Arcing) 등의 손상될 수 있으므로 반응이 일어나는 전극면을 제외하고 차폐부재(500)로 외곽을 감싸서 보호하게 되는 것이다. In the conventional insulator structure, the circumference of the lower electrode 300 and the protection member 400 is surrounded by the shielding member 500 as shown in FIG. 2, and the inner side of the shielding member 500 is the insulating member 520. The outer side is made of a ceramic 540 and is fixed, and the ceramic 540 is inserted and fixed to the upper edge of the lower electrode 300. That is, since the exposed portion other than the electrode may be damaged such as arcing (Arcing) by the plasma is to protect the outer wrap around the shielding member 500 except for the electrode surface where the reaction occurs.

그러나, 상기 플라즈마 처리장치 절연체 구조는 상기 하부 전극의 양측 가장자리에 개재되는 세라믹이 전기전도율이 높아 상기 하부 전극과 세라믹이 접촉되는 부위에 전압강하가 높을 뿐만 아니라, 기판과 전극의 취약한 가장자리 부위의 플라즈마 밀도가 높아져 기판 엣지 부위에 대한 하드웨어적 문제가 발생되는 문제점이 있었다. However, the insulator structure of the plasma processing apparatus has a high electrical conductivity of the ceramics interposed at both edges of the lower electrode, so that the voltage drop is high at the portion where the lower electrode is in contact with the ceramic, and the plasma at the weak edge portion of the substrate and the electrode. There was a problem that a hardware problem occurs for the edge portion of the substrate due to the high density.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 처리장치 내부에 구비된 전극을 감싸는 절연체 구조를 개선하여 공정 진행시 플라즈마로부터 차폐부재의 파티클과 열화, 소성 변형을 방지해 주면서 전극 주변 상부의 전기장과 플라즈마 밀도를 감소시켜서 공정상의 균일하고, 엣지 부위 취약점을 개선할 수 있는 플라즈마 처리장치의 절연체 구조를 제공하는 데 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, by improving the insulator structure surrounding the electrode provided in the processing apparatus to prevent particles and deterioration, plastic deformation of the shielding member from the plasma during the process, while the upper portion around the electrode It is an object of the present invention to provide an insulator structure of a plasma processing apparatus that can reduce process electric field and plasma density and improve process uniformity and edge area vulnerability.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 플라즈마 처리장치내 전극과, 상기 전극의 둘레 및 가장자리를 플라즈마 및 공정가스로부터 보호하는 플라즈마 처리장치의 절연체 구조에 있어서, 상기 전극의 가장자리에 형성되는 단턱과, 상기 단턱에 적층되는 절연부재와, 상기 절연부재의 상부 및 양측부를 밀봉시키는 차폐부재를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. In order to achieve the above object, the present invention provides an electrode in a plasma processing apparatus, an insulator structure of a plasma processing apparatus which protects the periphery and the edge of the electrode from plasma and a process gas, the step being formed at the edge of the electrode, It characterized in that it comprises an insulating member stacked on the step and a shielding member for sealing the upper and both sides of the insulating member.

이하, 본 발명의 플라즈마 처리장치의 절연체 구조를 첨부도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the insulator structure of the plasma processing apparatus of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 바람직한 일실시예의 플라즈마 처리장치의 절연체 구조는 도 3에 도시된 바와 같이 플라즈마 처리장치(10)내 상부 영역에 마련되는 상부 전극(20)과, 상기 상부 전극(20)과 대향된 하부 영역에 하부 전극(30)이 마련되되, 여기서는 보호부재(40)에 상부에 하부 전극(30)이 적층되는 예를 들어 설명하기로 한다.As shown in FIG. 3, the insulator structure of the plasma processing apparatus of the present invention includes an upper electrode 20 provided in an upper region of the plasma processing apparatus 10, and a lower side facing the upper electrode 20. Although the lower electrode 30 is provided in the region, the lower electrode 30 is stacked on the protection member 40, for example.

상기 하부 전극(30)과 보호부재(40)의 측면 둘레에는 절연부재(52)가 복수개의 조각으로 감싸게 되고, 상기 절연부재(52)의 측면 둘레에는 차폐부재(62)가 복수개의 조각으로 감싸게 된다. 이때, 절연부재(52)는 유전율이 약한 강화 테프론, 플라스틱 등의 절연체로 제작되고, 상기 차폐부재(62)는 세라믹 등으로 제작된다. The insulating member 52 is wrapped in a plurality of pieces around the side of the lower electrode 30 and the protection member 40, and the shielding member 62 is wrapped in a plurality of pieces around the side of the insulating member 52. do. At this time, the insulating member 52 is made of an insulator such as reinforced Teflon, plastic, and the like having a weak dielectric constant, and the shielding member 62 is made of ceramic or the like.

그리고, 여기서 도시는 하지 않았지만 상기 절연부재(52)와 차폐부재(62)는 상기 플라즈마 처리장치의 챔버의 바닥면에 연장형성되어 고정되어 상기 플라즈마 및 공정가스가 상기 하부전극(30)과 보호부재(40)의 장착구간으로 들어가는 것을 방지하게 된다.In addition, although not shown, the insulating member 52 and the shielding member 62 are extended and fixed to the bottom surface of the chamber of the plasma processing apparatus so that the plasma and the process gas are provided with the lower electrode 30 and the protective member. It is prevented from entering the mounting section of the (40).

상기 하부 전극(30)의 가장자리에 단턱(32)이 형성되고, 상기 단턱(32)에는 차폐부재(64) 삽입되어 고정되며, 상기 차폐부재(64)는 상기 하부 전극(30)과 맞닿는 면의 중심으로 일부가 절개된 장착홈(64a)이 형성되고, 상기 장착홈(64a)은 도 4에 도시된 바와 같이 직사각형 형상으로 소정의 깊이를 가지고 형성되며, 형상은 필요에 따라 달라질 수 있다. 이때, 상기 차폐부재(64)의 외측면의 끝단은 상기 차폐부재(62)의 외측면 끝단과 일치시키는 것이 바람직하다. A step 32 is formed at an edge of the lower electrode 30, and a shielding member 64 is inserted into and fixed to the step 32, and the shielding member 64 has a surface in contact with the lower electrode 30. A mounting groove 64a having a portion cut in the center thereof is formed, and the mounting groove 64a is formed to have a predetermined depth in a rectangular shape as shown in FIG. 4, and the shape may vary as necessary. At this time, it is preferable that the end of the outer surface of the shielding member 64 coincides with the end of the outer surface of the shielding member 62.

또한, 상기 장착홈(64a)에 개재되어 상기 하부 전극(30)과 맞닿는 절연부재(54)는 상기 장착홈(64a)의 형상과 상응되는 형상으로 형성되어 설치되는데, 이때, 상기 절연부재(54)의 외측면 끝단은 측면에 형성되는 절연부재(52)의 외측면 끝단을 일치시키며 재질은 상기 절연부재(52)와 같은 강화 테프론, 플라스틱 등으로 제작되는 것이 바람직하다. In addition, the insulating member 54 interposed in the mounting groove 64a and contacting the lower electrode 30 is formed to have a shape corresponding to that of the mounting groove 64a. In this case, the insulating member 54 The outer surface end of the) coincides with the outer surface end of the insulating member 52 formed on the side and the material is preferably made of reinforced Teflon, plastic, or the like as the insulating member (52).

다음으로 본 발명의 다른 실시예를 첨부된 도면 도 5를 참조로 설명하면 다음과 같다. Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

상기 하부 전극(30)과 보호부재(40)의 측면 보호하는 절연부재(52)와 차폐부재(62)가 복수개의 조각으로 마련되어 감싸며, 상기 하부 전극(30)과 맞닿는 차폐부재(64)의 저면으로는 장착홈(64b)이 형성되며, 이때는 상기 장착홈(64b)의 형상은 필요에 따라서는 달라지게 형성될 수 있다. The insulating member 52 and the shielding member 62 which protect the side surfaces of the lower electrode 30 and the protective member 40 are provided in a plurality of pieces, and the bottom surface of the shielding member 64 is in contact with the lower electrode 30. As the mounting groove 64b is formed, the shape of the mounting groove 64b may be formed to vary as necessary.

그리고 상기 장착홈(64b)으로는 상기 장착홈(64b)의 형상과 같은 절연부재(64b)와 보조 차폐부재(70)가 삽입되어 고정되는데, 이때 상기 보조 차폐부재(70)는 상기 차폐부재(62, 64)와 같은 세라믹 재질로 제작된다.The insulating groove 64b and the auxiliary shielding member 70 having the same shape as the mounting groove 64b are inserted into and fixed to the mounting groove 64b, wherein the auxiliary shielding member 70 is the shielding member ( 62 and 64).

상기 장착홈(64b)에 순차적으로 절연부재(64)와 보조 차폐부재(70)가 적층되어 설치되는데 이때, 상기 절연부재(64)와 보조 차폐부재(70)는 삽입되는 구조로 체결되거나 또는 별도의 결합수단이 사용하여 결합되는데 여기서는 볼트(80)를 이용하여 결합되는 구조를 도시한 것이며 상기 볼트(80)는 유전율이 약한 재질을 이용하여서 제작되는 것이 바람직하다. The insulating member 64 and the auxiliary shielding member 70 are sequentially stacked and installed in the mounting groove 64b, wherein the insulating member 64 and the auxiliary shielding member 70 are fastened or inserted into a separate structure. The coupling means of the coupling is used here, which shows a structure that is coupled using the bolt 80 and the bolt 80 is preferably manufactured using a material having a weak dielectric constant.

그리고 여기서는 도시하지 않았지만 상기 본 발명은 상기 하부전극의 가장자 리뿐만 아니라 상기 하부전극과 보호부재의 측면 둘레에 설치될 수 있다. Although not shown here, the present invention may be installed around the side of the lower electrode and the protection member as well as the edge of the lower electrode.

본 발명에 따르면 처리장치 내부에 구비된 전극을 감싸는 절연체 구조를 개선하여 공정 진행시 플라즈마로부터 차폐부재의 파티클과 열화, 소성 변형을 방지해 주면서 전극 주변 상부의 전기장과 플라즈마 밀도를 감소시켜서 공정상의 균일하고, 엣지 부위 취약점을 개선할 수 있는 효과가 있다. According to the present invention by improving the insulator structure surrounding the electrode provided in the processing apparatus to prevent particles and deterioration, plastic deformation of the shielding member from the plasma during the process, while reducing the electric field and the plasma density of the upper portion of the electrode around the process uniformity In addition, there is an effect that can improve the edge vulnerability.

Claims (5)

플라즈마 처리장치 내에 설치되는 하부전극과, 상기 하부전극의 둘레 및 가장자리를 플라즈마 및 공정가스로부터 보호하는 절연부재를 포함하며,A lower electrode installed in the plasma processing apparatus, and an insulating member protecting the periphery and the edge of the lower electrode from plasma and process gas, 상기 절연부재는 상기 하부전극의 가장자리에 형성되는 단턱에 적층되며, The insulating member is stacked on the step formed on the edge of the lower electrode, 상기 절연부재의 상부 및 양측부는 차폐부재에 의하여 감싸지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.Upper and both sides of the insulating member is wrapped with a shielding member. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 절연부재와 상기 하부전극의 사이에는 보조 차폐부재가 더 적층되는 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.And an auxiliary shielding member further stacked between the insulating member and the lower electrode. 제 2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 차폐부재 또는 보조 차폐부재는 세라믹으로 제작되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치. The shielding member or the auxiliary shielding member is a plasma processing apparatus, characterized in that made of ceramic. 제 2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 절연부재는 강화 테프론 또는 합성수지로 제작되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치. The insulating member is a plasma processing apparatus, characterized in that made of reinforced Teflon or synthetic resin. 제 2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 절연부재와 보조 차폐부재는 삽입 또는 볼트로 고정체결되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.And the insulating member and the auxiliary shielding member are inserted or fixed by bolts.
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